质量为m,带电荷量为+q的微粒在O点以初速度v0与水平方向成θ角射出,如图所示,微粒在运动过程中所受的阻力大小恒为f.

质量为m,带电荷量为+q的微粒在O点以初速度v0与水平方向成θ角射出,如图所示,微粒在运动过程中所受的阻力大小恒为f.
(1)如在某方向加上一定大小的匀强电场后,能保证微粒仍沿v0方向上做直线运动,试求所加匀强电场的最小值.
(2)若加上大小一定,方向水平向左的匀强电场,仍保证微粒沿v0方向做直线运动,并且经过一段时间后微粒又回到O点,求回到O点时的速率.
风舞停 1年前 已收到1个回答 举报

wybaboy 幼苗

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解题思路:(1)当合力的方向与速度的方向在同一条直线上时,粒子做直线运动,抓住电场力和重力的合力与速度方向在同一条直线上,根据平行四边形定则求出电场力的最小值,从而确定电场强度的最小值和方向.
(2)根据牛顿第二定律求出加速度的大小,通过速度位移公式求出粒子减速运动的位移,对全过程运用动能定理求出粒子回到O点的速度.

(1)当场强方向与v0垂直且向左上方时,电场强度最小,如图所示.
qE=mgcosθ
所以E=[mgcosθ/q],
(2)由牛顿第二定律得,[mg/sinθ+f=ma,解得a=
g
sinθ+
f
m].
粒子做减速运动的位移x=
v02
2a=
v02
2(
g
sinθ+
f
m)
对往返全过程运用动能定理得,
−2fx=
1
2mv2−
1
2mv02,
解得v=v0

mg−fsinθ
mg+fsinθ.
答:(1)所加最小匀强电场场强的大小为[mgcosθ/q],方向与v0垂直且向左上方.
(2)粒子回到O点时速度大小为v0

mg−fsinθ
mg+fsinθ.

点评:
本题考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系.

考点点评: 本题综合考查了牛顿第二定律、动能定理和运动学公式,综合性较强,知道粒子做直线运动的条件.

1年前

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